寒冷冬季，北方地區(qū)的溫度通常在 0℃以下，根據(jù)不同的工藝特點(diǎn)，密閉式冷卻塔有的冬季全天運(yùn)行，有的部分時間段運(yùn)行，有的幾乎不用，但無論哪種情況都需要考慮冷卻塔的防凍問題。因此，采取行之有效的防凍措施成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
現(xiàn)就冷卻塔結(jié)冰位置和原因，以及采取的防凍措施做一闡述。
1 冬季冷卻塔結(jié)冰的原因及易結(jié)冰的部位1.1 結(jié)冰的原因
①當(dāng)冷卻塔周圍濕球溫度在零下10度時就可能出現(xiàn)結(jié)冰。
②由于塔填料水負(fù)荷分配不均,塔填料周邊,淋水孔堵塞處,塔內(nèi)壁、支承梁柱順流而下的小水流的存在會結(jié)冰。
③存在小水流的壁、梁、柱、填料等都是結(jié)冰的附著物。
1.2 易結(jié)冰的部位
1.2.1冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處
冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處是普遍的也是容易結(jié)冰部位
(1)自然通風(fēng)冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口,一般是在塔簡內(nèi)壁下緣結(jié)冰,或在塔內(nèi)的擋水檐邊緣掛冰。輕者形成一道較薄的冰簾,嚴(yán)重時連同塔筒人字柱一起凍結(jié)成為一堵厚的冰墻。在塔的背風(fēng)側(cè),由于塔穿堂風(fēng)把部分水滴吹灑到人字柱內(nèi)側(cè)面上而結(jié)冰。
(2)橫流式冷卻塔進(jìn)風(fēng)口百頁窗內(nèi)緣掛冰,頂部進(jìn)水槽漏水造成進(jìn)風(fēng)口支柱和百頁窗外側(cè)大面積結(jié)冰。
進(jìn)風(fēng)口結(jié)冰的主要原因是冷卻塔淋水填料水量過小,造成順?biāo)?nèi)壁下流的小水流在進(jìn)風(fēng)口上緣處或擋水檐邊緣處受進(jìn)塔冷空氣的侵襲而結(jié)冰。
1.2.2局部淋水填料和鎮(zhèn)料支承梁柱
若全塔熱負(fù)荷及水量較少,或由于水量分配不均,會造成局部甚至全部塔填料下部結(jié)冰;塔填料,當(dāng)淋水密度較小時,冷空氣先由此入侵,容易形成凍害;在淋水密度較小的其他區(qū)域,如水槽堵塞、破損、噴嘴堵塞,濺水碟脫落和不對中等處,也容易造成局部凍害;因淋水填料局部水量過小,沿支承梁柱順流而下,遇入塔冷空氣侵襲也容易結(jié)冰。如大慶某廠冷卻塔局部填料下部結(jié)成2～4m長的大冰柱,甚至墜毀塔填料。
1.2.3冷卻塔頂部
自然通風(fēng)冷卻塔的塔頂剛性環(huán)內(nèi)、外緣,由于水汽積聚,形成冰錐,嚴(yán)重時形成很大的冰塊。
1.2 結(jié)冰的危害
冷卻塔結(jié)冰對塔的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將造成嚴(yán)重威脅。
(1)淋水裝置承受大幅度的超載,發(fā)生淋水填料墜毀及其支承梁柱塌落,甚至導(dǎo)致局部或整體倒塌的嚴(yán)重事故。
(2)淋水裝置、人字柱和通風(fēng)筒等部位的混凝土構(gòu)件多次受到凍融循環(huán)破壞,大大降低構(gòu)件的使用壽命。
（3)水結(jié)冰后因膨脹產(chǎn)生的凍脹力,可能直接脹破管道、水溝、閥門等設(shè)施;土壤凍脹力還可能直接脹破集水池底板、循環(huán)水溝的壁和底板等。
(4)由于進(jìn)風(fēng)口和淋水填料結(jié)冰,直接影響冷卻的效果,將造成全年循環(huán)水溫度提高,從而影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益。由于塔周圍地面和塔頂結(jié)冰還可能造成意外的人身傷亡或其他事故。
2 冷卻塔防凍措施2.1 設(shè)旁路水管
旁路水量占冬季運(yùn)行水量的大部或全部，在冷卻塔的進(jìn)水管上接旁路水管通到集水池，使旁路回水與集水池中原有冷水混合，從而調(diào)節(jié)了池水溫度，使池水溫度上升，達(dá)到防凍的目的。引入旁路水管要求在機(jī)組啟動時先開循環(huán)水泵，將停用管線的閥門稍開幾圈，使少量的循環(huán)水在管線中流動，不經(jīng)填料散熱，直接進(jìn)入集水池，加熱管道和集水池中的水。這樣做的好處在于防止無熱負(fù)荷和熱負(fù)荷很小的循環(huán)水經(jīng)過填料后結(jié)冰，從而起到了保護(hù)停用的冷卻塔和對應(yīng)的管線免受凍害的作用。同樣，在機(jī)組停運(yùn)時，先停汽輪機(jī)后停循環(huán)水泵，也是為了避免發(fā)生上述同樣的結(jié)冰問題。此外，調(diào)節(jié)閥門開度的大小，直接影響進(jìn)入運(yùn)行的冷卻塔循環(huán)水量，屬于變相的熱水旁路調(diào)節(jié)法。
2.2 蒸汽伴熱
由于蒸汽取用方便、冷凝潛熱大、溫度易于調(diào)節(jié)，因此，蒸汽伴熱也是一種有效的保溫及防凍化冰措施，被廣泛應(yīng)用于各種工程建設(shè)中。其工作原理是利用伴熱媒體散發(fā)的熱量，通過直接或間接的汽水熱交換來補(bǔ)充被伴熱體的熱損失，達(dá)到升溫、保溫或防凍的要求。用于冷卻塔防凍的蒸汽伴熱，是從蒸汽管路引一支蒸汽管至冷卻塔的集水池，在集水池底部做盤管，蒸汽通過管路進(jìn)入集水池中蒸汽盤管，通過汽水換熱，使池水升溫，達(dá)到防凍的目的。
2.3 使用電加熱處理
當(dāng)環(huán)境溫度只有 0℃左右，可以考慮在管路上或循環(huán)水箱上加電加熱器或其它熱源，來提高閉式冷卻塔的表面溫度，從而達(dá)到防凍的目的。
2.4 在冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口設(shè)擋水板
在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口一側(cè)塔壁，有相當(dāng)一部分水沿塔壁流下，在進(jìn)風(fēng)口處結(jié)冰。為防止這種情況發(fā)生，在塔壁內(nèi)側(cè)設(shè)置擋水板，與塔壁成30~45 度角，使沿塔壁流下的水跳入池內(nèi)，防止進(jìn)風(fēng)口一側(cè)塔壁結(jié)冰。
2.5 在冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口懸掛擋風(fēng)板
冬季運(yùn)行時，在冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口處懸掛擋風(fēng)板，防止冷空氣侵入塔內(nèi)，避免了該區(qū)域水流受到外界冷空氣侵襲，維持了進(jìn)風(fēng)口溫度，進(jìn)而消除進(jìn)風(fēng)口處的掛冰現(xiàn)象。擋風(fēng)板的安裝和拆卸應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、風(fēng)力風(fēng)向，以及冷卻塔內(nèi)部結(jié)冰情況及時調(diào)整，既可安裝迎風(fēng)面半圈，也可僅安裝上層部位或者全塔安裝。淋水裝置處的氣溫應(yīng)控制在 0℃以上，池水溫度在10~ 15℃以上，并且不出現(xiàn)大量的結(jié)冰現(xiàn)象為宜。根據(jù)擋風(fēng)板的生產(chǎn)工藝，擋風(fēng)板的高度一般不超過 3m，寬度不大于 0.88m。擋風(fēng)板的結(jié)
原創(chuàng)作者：江蘇良一冷卻設(shè)備有限公司
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